Published June 2000 | Version v1
Journal article

Cardiac magnetic resonance spectroscopy: potential clinical applications

Creators

  • 1. Dept. of Cardiovascular Medicine, Oxford Univ. (United Kingdom)

Description

MR spectroscopy is the only method for non-invasive detection of various aspects of cardiac metabolism in humans. While the 1H nucleus of water and fat molecules is the signal source for MR imaging, the MR spectroscopic technique allows for the study of a number of other nuclei, such as 13C, 19F, 23Na, 31P, 39K and 87Rb. Clinical applications presently are confined to the 31P nucleus. 31P-MR spectroscopy allows the non-invasive study of cardiac high-energy phosphate metabolites ATP and phosphocreatine. The phosphocreatine/ATP ratio is considered an index of the energetic state of the heart. Possible clinical indications include heart failure, valve disease and coronary artery disease. In heart failure, the phosphocreatine/ATP ratio is reduced and correlates with clinical severity, ejection fraction and prognosis. In mitral and aortic valve disease, a reduced phosphocreatine/ATP ratio may indicate the optimum timing for valve replacement. In coronary artery disease, a regional decrease of phosphocreatine during stress (''biochemical ergometry'') may indicate local ischemia. Furthermore, absolute quantification of high-energy phosphates may allow diagnosis of myocardial viability. Major technical developments, leading to improved spatial and temporal resolution will be necessary to establish MR spectroscopy as a routine clinical tool. (orig.)

Abstract (German)

Die MR-Spektroskopie ist die einzige Methode, die es erlaubt, am Patienten verschiedene Aspekte des Myokardstoffwechsels nichtinvasiv zu untersuchen. Waehrend der 1H-Kern der Wasser- und Fettmolekuele die Signalquelle fuer die MR-Bildgebung darstellt, kann man mit der Spektroskopie eine Vielzahl anderer Kerne wie 13C, 19F, 23Na, 31P, 39K und 87Rb untersuchen. Klinische Anwendungen sind bisher auf die 31P-MR Spektroskopie beschraenkt. Mit dieser Methode lassen sich die energiereichen Phosphate ATP und Phosphokreatin im Myokard nichtinvasiv registrieren. Das Phosphokreatin-ATP-Verhaeltnis gilt dabei als Index fuer den energetischen Status des Myokards. Moegliche klinische Indikationen ergeben sich bei Herzinsuffizienz, Klappenfehlern und der koronaren Herzkrankheit. Bei Herzinsuffizienz ist das Phosphokreatin-ATP-Verhaeltnis erniedrigt und korreliert mit dem klinischen Schweregrad, der Ejektionsfraktion sowie der Prognose. Bei Herzklappenfehlern koennte ein reduziertes Phosphokreatin-ATP-Verhaeltnis anzeigen, dass der optimale Zeitpunkt fuer einen Klappenersatz gekommen ist. Bei koronarer Herzkrankheit koennte ein regionaler Abfall von Phosphokreatin unter Be-lastung auf eine lokale Ischaemie im Sinne einer ''biochemischen Ergometrie'' hinweisen. Weiterhin koennte ueber eine Absolutquantifizierung der energiereichen Phosphate eine diagnostische Aussage zur Myokardvitalitaet moeglich sein. Wesentliche technische Weiterentwicklungen, die zu hoeherer raeumlicher und zeitlicher Aufloesung fuehren muessenm, sind noetig, um die MR-Spektroskopie in der klinischen Routine zu etablieren. (orig.)

Additional details

Publishing Information

Journal Title
Herz
Journal Volume
25
Journal Issue
4
Journal Page Range
p. 452-460
ISSN
0340-9937
CODEN
HERZDW